Лазерный пинцет и сферическая линза

[IlyaM]

Однажды в ходе эксперимента Глюку было необходимо
«подвесить» прозрачный шарик радиусом $R =1,2 $ мкм с массой $m=10^{-12}$ г. Для этого он
решил использовать два встречных лазерных пучка специального сечения – в виде полукруга радиусом $ r = 0,2 $ мкм. Они направлялись на шарик с двух сторон по центру шарика точно над его
горизонтальным сечением. Показатель преломления вещества шарика $n =2,5$, отражением света от его поверхности и поглощением света внутри можно пренебречь. Какой должна быть
мощность пучков для удержания шарика? Ускорение свободного
падения считать равным $g=10$ $ \frac{ \text{м} }{c^2}$, скорость света $c=3 \cdot10^8 м/c$. В квантовой теории свет
можно рассматривать как поток фотонов – частиц, у которых энергия и импульс связаны соотношением $E=c \cdot \left\lvert p \right\rvert$.
Используя методы отсюда (topic131235.html):
1. Импульс переданный фотону $p=\frac{\varepsilon}{c}$
2. Переданный частице импульс $2p$
3. Мощность $P=N\varepsilon$, N-число фотонов Суммарная энергия фотонов $E=2P$
4. $F=mg$, а также ${P_{\Sigma} \over \Delta t}$. Из предположения $\Delta t =1c$ и прошлых формул $mg=\frac{2P}{c}$
Ну или $P=mgc$(с учетом полукруга ((по идее мощность нужна вдвое слабее для полукруга?))) Т.е это решение задачи для частицы, размеры которой много больше диаметра пучка лазера. А вот как подвязать к этому оптику ума не приложу, подскажите как побороться с проблемой? (11 класс, знаю только основы квантовой физики, но сейчас активно все штрудирую в поисках истины, помогите разобраться с задачей)

[Xey]

IlyaM в сообщении #1363493 писал(а):

((Частица не отражает свет,

От границы раздела сред с разными показателями преломления свет отражается.

[IlyaM]

Xey в сообщении #1363497 писал(а):

IlyaM в сообщении #1363493 писал(а):

((Частица не отражает свет,

От границы раздела сред с разными показателями преломления свет отражается.

Не так выразился, в задаче сказано: отражением света пренебречь

[Xey]

IlyaM в сообщении #1363499 писал(а):

в задаче сказано

IlyaM в сообщении #1363493 писал(а):

пренебречь поглощением света внутри частицы

[IlyaM]

Xey в сообщении #1363500 писал(а):

IlyaM в сообщении #1363499 писал(а):

в задаче сказано

IlyaM в сообщении #1363493 писал(а):

пренебречь поглощением света внутри частицы

"Показатель преломления вещества шарика n = 2.5, отражением света от его поверхности и поглощением света внутри можно пренебречь." скопировано из условия задачи.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- сделайте заголовок информативным;
- сформулируйте полностью условие задачи;
- неправильно набраны формулы (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы);
- отсутствуют собственные содержательные попытки решения задачи.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[IlyaM]

Появились продвижения, в задаче из топика, которую я приводил выше, лазер полностью огибал частицу, в моем же случае, он падает лишь на ее часть. Предлагается увеличить мощность в $\frac{S\text{полусф}}{S\text{сектора}}$ раз.
Второе, т.к. Частица поглощает свет, предлагаю скорость света делить на показатель преломления. Итого, получится что-то типа $P=\frac{mgc}{n}\cdot\frac{S\text{полусф}}{S\text{сектора}}$ (S выразится через радиусы - использовал все данные)
Upd:
Осознал, что мощность для полукруга надо увеличивать в 2 раза, в итоге формула:
$P=\frac{4mgc}{n}\cdot\frac{S\text{полусф}}{S\text{сектора}}$

[Xey]

IlyaM в сообщении #1363503 писал(а):

вещества шарика n = 2.5,

В условии появился шарик, видимо с оптической поверхностью.
Для случая, когда подсветка с боков : после шарика лучи станут расходящимися и пойдут вниз, их реакция будет поддерживать шарик.
Для случая, когда луч снизу; после шарика он станет расходящимся, его импульс вверх уменьшится, реакция луча поддержит шарик.

[IlyaM]

Xey в сообщении #1363537 писал(а):

IlyaM в сообщении #1363503 писал(а):

вещества шарика $n = 2.5$,

В условии появился шарик, видимо с оптической поверхностью.
Для случая, когда подсветка с боков : после шарика лучи станут расходящимися и пойдут вниз, их реакция будет поддерживать шарик.
Для случая, когда луч снизу; после шарика он станет расходящимся, его импульс вверх уменьшится, реакция луча поддержит шарик.

Так, давайте разбираться, что есть сила реакции? Правильно ли я понимаю, что надо рассмотреть пучок выходящий из частицы и учитывать площадь именно этого пучка? Тогда нужна площадь не сектора, а "выходящего" сектора? В таком случае нужно площадь сектора умножать на $\Gamma ^2 $ ? На рисунке я все проиллюстрировал.
Кстати, выяснил, что задача полный эквивалент той задачи из топика (topic131235.html), т.к. лазера 2, но полукруглых, а там один, но круглый. Поэтому сейчас выходит формула (не общая, общая громоздкая) $P=\frac{2mgc}{n}\cdot\frac{S\text{полусф}}{\Gamma^2 S\text{сектора}}$

[Xey]

IlyaM в сообщении #1363572 писал(а):

Так, давайте разбираться, что есть сила реакции?

Разбирайтесь.
Наверно лучше начать с силы реакции на плоское зеркало луча света , падающего по нормали поверхности зеркала.
Потом силу реакции на сферическое зеркало на луча, падающего по оси зеркала.
Потом силу реакции на сферическую преломляющую поверхность луча, падающего по оси .
И наконец то что требуется, силу реакцию на сферическую преломляющую поверхность луча, падающего не по оси , а параллельно оси преломляющей поверхности.